專利名稱：一種減輕高堿性煤種沾污的cfb-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及煤氣化技術(shù)的熱氣化爐，特別是一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐。
背景技術(shù)：
我國(guó)發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機(jī)容量超過70%以上?；痣妱?dòng)力用煤多采用劣質(zhì)低品位煤，鍋爐爐膛水冷壁結(jié)渣、對(duì)流受熱面沾污問題是長(zhǎng)期影響 電站鍋爐正常運(yùn)行的重要問題之一。結(jié)渣和沾污會(huì)降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設(shè)備的運(yùn)行安全性嚴(yán)重降低，結(jié)渣沾污嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致鍋爐熄火、爆管、非計(jì)劃停爐等重大事故。為了預(yù)防由于結(jié)渣與沾污所帶來的各種問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)結(jié)渣與沾污的機(jī)理進(jìn)行了大量的研究。研究表明結(jié)渣與沾污是復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，與煤自身特性、鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行狀況等眾多因素有關(guān)，提出了多個(gè)結(jié)渣與沾污判定指數(shù)。但由于煤在鍋爐中燃燒是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，這些結(jié)渣判定指數(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中有著很大的局限性，只能作為初步判斷并不能從根本上解決解決結(jié)渣與沾污對(duì)鍋爐的危害問題。對(duì)于傳統(tǒng)電站鍋爐而言，在燃用高堿性煤種時(shí)，由于煤中富含的堿金屬元素易在對(duì)流受熱面上沉積，在對(duì)流受熱面上出現(xiàn)嚴(yán)重的沾污現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐出力不足，管壁溫度過高導(dǎo)致爆管等現(xiàn)象，研究表明，煙氣溫度處于70(Tii0(rc區(qū)間屬于沾污發(fā)生嚴(yán)重區(qū)域。準(zhǔn)東煤田是近年在新疆探明的特大型煤田，煤炭資源預(yù)測(cè)儲(chǔ)量3900億t，其煤中富含堿金屬元素，在電廠燃用過程中出現(xiàn)高溫過熱器(高過)、高溫再熱器(高再)沾污堵塞問題，而其他高堿金屬煤種在燃燒過程中也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重沾污現(xiàn)象。高堿性煤在煤粉鍋爐燃燒過程中由于堿金屬元素的揮發(fā)，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物。打底物主要以NaCl或Na2SO4形式存在，上述成分在高溫下?lián)]發(fā)后，易凝結(jié)在對(duì)流受熱面上形成燒結(jié)或粘結(jié)的灰沉積，隨著附著物對(duì)飛灰的吸附作用，會(huì)使得對(duì)流受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且無法使用吹灰器清除，從而導(dǎo)致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆?，造成鍋爐排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。國(guó)內(nèi)對(duì)于燃燒高堿性煤利用還缺乏工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，僅新疆地區(qū)個(gè)別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問題，目前并沒有高效的利用辦法，只通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，外煤摻燒問題實(shí)際上是通過添加其他低堿性金屬煤，降低了原煤中堿金屬的相對(duì)含量。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應(yīng)超過30%，摻燒比例增大時(shí)，對(duì)流受熱面沾污積灰嚴(yán)重，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過熱器泄漏。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒方式對(duì)外煤的需求量較大，這種方式往往受到運(yùn)輸條件的限制，極大增加了運(yùn)行成本。因此，高堿性煤的沾污問題是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)電站鍋爐燃用高堿性煤種產(chǎn)生的沾污問題，提出一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，大大減輕受熱面沾污問題，實(shí)現(xiàn)高堿性煤種的大規(guī)模純燒利用。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于包括流化床爐膛、分離裝置和回轉(zhuǎn)式熱回收裝置，流化床爐膛側(cè)壁的上端設(shè)置有與分離裝置連通的通道，流化床爐膛側(cè)壁的下端設(shè)置有與分離裝置連通的通道，分離裝置的頂部連通有鍋爐高溫?zé)煹?，高溫?zé)煹肋B通回轉(zhuǎn)式熱回收裝置；所述回轉(zhuǎn)式熱回收裝置包括殼體和位于殼體內(nèi)部的輻射換熱室、中間沉降室、對(duì)流換熱室，輻射換熱室位于中間沉降室上端，對(duì)流換熱室位于中間沉降室下端；輻射換熱室頂部設(shè)置有入口煙道，入口煙道與鍋爐高溫?zé)煹肋B通，中間沉降室底部設(shè)置有連接于殼體外部的排渣管，對(duì)流換熱室的底部為排煙管道。所述分離裝置與回轉(zhuǎn)式熱回收裝置通過法蘭連接。所述入口煙道為一窄長(zhǎng)通道，該入口煙道的內(nèi)壁為耐火襯里。
所述輻射換熱室內(nèi)設(shè)置膜式水冷壁和輻射屏，膜式水冷壁由多個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍成圓筒狀形成，相鄰的兩個(gè)立管之間焊接連接；所述輻射屏位于圓筒狀的中間空腔內(nèi)，由若干個(gè)立管排形成，立管排以回轉(zhuǎn)式熱回收裝置的中心軸為圓心向外發(fā)散分布于輻射換熱室內(nèi)，每個(gè)立管排由若干立管形成，立管排的相鄰的兩個(gè)立管緊貼設(shè)置。所述中間沉降室的外端與殼體通過連接板連接并固定，中間沉降室與排渣管連接并延伸至殼體外。所述對(duì)流換熱室包括從上往下依次布置的高溫省煤器、低溫省煤器和空氣預(yù)熱器，高溫省煤器、低溫省煤器和空氣預(yù)熱器分別由一組螺旋盤管組成，每組螺旋盤管分別包括四層螺旋環(huán)管，每?jī)蓪勇菪h(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。所述高溫省煤器的進(jìn)出口、低溫省煤器的進(jìn)出口和空氣預(yù)熱器的進(jìn)出口均延伸至殼體外。在膜式水冷壁管和輻射換熱屏管中通冷水，因此可以通過輻射的方式，對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，并且由于膜式壁處于墻壁的位置，高溫灰粘結(jié)的機(jī)會(huì)??；在冷卻的過程中，通過調(diào)整膜式壁結(jié)構(gòu)的參數(shù)(例如面積、水冷壁管中冷水的流量與流速)控制流出出口煙道的煙氣溫度不超過700°C，也就是說，進(jìn)入對(duì)流煙道的煙氣溫度不超過700°C，因此，當(dāng)煙氣進(jìn)入對(duì)流煙道后，由于輻射鍋爐截面積較大，因此其下行速率極慢，煙氣處于層流狀態(tài)，其輻射換熱可充分進(jìn)行，使煙氣在緩慢下降的過程中與壁面不接觸或少接觸。由于避開了70(ni00°c這個(gè)容易生成粘結(jié)性積灰的溫度段，因此，生成積灰的量大大減少。從而，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于積灰所導(dǎo)致的種種缺陷，提高了對(duì)流煙道傳熱的效率，進(jìn)而提高高堿性煤種熱能的利用率；并且，積灰的減少也降低了金屬氯化物對(duì)對(duì)流煙道的金屬壁面有很強(qiáng)的腐蝕作用。輻射鍋爐段結(jié)束后布置常規(guī)省煤器和空氣過熱器及后續(xù)處理工序，由于輻射鍋爐的特殊布置，省煤器及空預(yù)器中積灰將大大降低。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)如下
(1)本發(fā)明采用傳統(tǒng)CFB鍋爐爐膛與回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐配合，避免700°C 1100°C區(qū)間出現(xiàn)對(duì)流換熱面，大大減輕了高堿金屬煤種燃燒發(fā)生的沾污問題；
(2)本發(fā)明采用回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐受熱面形式，所需過熱蒸汽可在輻射鍋爐出口得到。


圖I為本發(fā)明的剖視示意 圖2為本發(fā)明圖I中的A-A截面首I]視不意 圖3為本發(fā)明圖I中的B-B截面劑視不意圖。其中附圖標(biāo)記為I流化床爐膛，2分離裝置，3回轉(zhuǎn)式熱回收裝置，4煤粉進(jìn)料口，5添加劑進(jìn)口，6流化風(fēng)口，7入口煙道，8輻射換熱室，9中間沉降室，10對(duì)流換熱室，11殼體，12鍋爐高溫?zé)煹溃?3膜式水冷壁，14輻射屏，15連接板，16排渣管，17高溫省煤器，18低溫省煤器，19空氣預(yù)熱器，20排煙煙道，21螺旋盤管。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
如圖I所示，一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，包括流化床爐膛I、分離裝置2、回轉(zhuǎn)式熱回收裝置3，流化床爐膛側(cè)壁的上端設(shè)置有與分離裝置連通的通道，流化床爐膛側(cè)壁的下端設(shè)置有與分離裝置連通的通道，分離裝置的頂部連通有鍋爐高溫?zé)煹?，高溫?zé)煹肋B通回轉(zhuǎn)式熱回收裝置。所述流化床爐膛I為帶水冷壁面的常規(guī)流化床爐膛，其上設(shè)置有煤粉進(jìn)料口 4、添加劑進(jìn)口 5，爐膛底部設(shè)置有流化風(fēng)口 6。所述分離裝置2為旋風(fēng)分離裝器。所述回轉(zhuǎn)式熱回收裝置3包括殼體和位于殼體內(nèi)部的輻射換熱室8、中間沉降室
9、對(duì)流換熱室10，輻射換熱室8位于中間沉降室9上端，對(duì)流換熱室10位于中間沉降室9下端；輻射換熱室10頂部設(shè)置有入口煙道7，入口煙道7與鍋爐高溫?zé)煹?2連通，中間沉降室9底部設(shè)置有連接于殼體11外部的排渣管16，對(duì)流換熱室10的底部為排煙管道20。所述分離裝置I與回轉(zhuǎn)式熱回收裝置3通過法蘭連接。所述入口煙道7為一窄長(zhǎng)通道，該入口煙道的內(nèi)壁為耐火襯里。如圖2所示，所述輻射換熱室8內(nèi)設(shè)置輻射水冷壁14和輻射屏13，輻射水冷壁14由多個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍成圓筒狀形成，相鄰的兩個(gè)立管之間焊接連接；所述輻射屏13位于圓筒狀的中間空腔內(nèi)，由若干個(gè)立管排形成，立管排以回轉(zhuǎn)式熱回收裝置3的中心軸為圓心向外發(fā)散分布于輻射換熱室8內(nèi)，每個(gè)立管排由若干立管形成，立管排的相鄰的兩個(gè)立管緊貼設(shè)置。所述中間沉降室9的外端與殼體11通過連接板15連接并固定，中間沉降室9與排渣管16連接并延伸至殼體11外。如圖3所示，所述對(duì)流換熱室10包括從上往下依次布置的高溫省煤器17、低溫省煤器18和空氣預(yù)熱器19，高溫省煤器17、低溫省煤器18和空氣預(yù)熱器19分別由一組螺旋盤管21組成，每組螺旋盤管21分別包括四層螺旋環(huán)管，每?jī)蓪勇菪h(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。所述高溫省煤器17的進(jìn)出口、低溫省煤器18的進(jìn)出口和空氣預(yù)熱器19的進(jìn)出口均延伸至殼體11外。本發(fā)明一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐的工作過程為本發(fā)明的回轉(zhuǎn)式熱回收裝置為輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，包括入輻射換熱室、中間沉降室和對(duì)流換熱室。經(jīng)過破碎等預(yù)處理的高堿性煤粉與添加劑進(jìn)入流化床爐膛，經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱空氣從流化風(fēng)口進(jìn)入流化床爐膛，高堿性煤粉、添加劑與熱空氣燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過爐膛上部的爐膛出口進(jìn)入旋風(fēng)分離器，除去飛灰中絕大多數(shù)的飛灰顆粒通過返料斜管回到爐膛繼續(xù)循環(huán)燃燒。從旋風(fēng)分離器中分離出來的煙氣通過高溫?zé)煹肋M(jìn)入輻射式換熱裝置，高溫?zé)煔馀c膜式水冷壁及膜式水冷壁換熱后，煙氣溫度大幅下降，煙氣溫度降至700°C以下，煙氣的體積大幅度減小，煙氣流速也大幅減小，灰渣進(jìn)入鍋爐中間沉降室，將有部分較大顆?；覊m沉降下來。然后煙氣氣流由中間沉降室外圍通道繼續(xù)向下進(jìn)入對(duì)流換熱室，進(jìn)一步降溫冷卻。煙氣在下行過程中與高溫省煤器、低溫省煤器、空氣預(yù)熱器換熱后，通過鍋爐排煙煙道排出，送除塵器除塵達(dá)標(biāo)后排空，滿足環(huán)保要求。該回轉(zhuǎn)式熱回收裝置將輻射換熱與對(duì)流換熱結(jié)合為一體，并盡可能多的回收高溫合成氣所帶顯熱。該發(fā)明也可通過受熱面及水蒸氣的流動(dòng)路徑得到汽輪機(jī)發(fā)電所需過熱蒸汽。鍋爐給水通過低溫省煤器進(jìn)口進(jìn)入，省煤器采用逆流布置以得到最大熱量利用，給水經(jīng)過加熱 后進(jìn)入高溫省煤器，加熱后的給水從高溫省煤器送出并進(jìn)入爐膛水冷壁加熱，爐膛水冷壁出口蒸汽通過汽水分離得到的合格蒸汽送入輻射過熱器管屏中進(jìn)行過熱，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)中發(fā)電。本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上，由于在煙氣分離裝置與對(duì)流煙道之間，設(shè)置有輻射換熱室，而輻射換熱室采用膜式壁結(jié)構(gòu)，膜式壁結(jié)構(gòu)的側(cè)壁為設(shè)置輻射屏的膜式水冷壁，在膜式水冷壁的立管和輻射屏的立管中通冷卻水，因此可以通過輻射換熱方式，對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，并且由于膜式水冷壁處于靠近殼體的位置，高溫灰粘結(jié)的機(jī)會(huì)小；在冷卻的過程中，通過調(diào)整膜式壁結(jié)構(gòu)的參數(shù)(例如面積、水冷壁管中冷水的流量與流速)控制流出出口煙窗的煙氣溫度不超過700°C，也就是說，進(jìn)入對(duì)流煙道的煙氣溫度不超過700°C，因此，當(dāng)煙氣進(jìn)入對(duì)流煙道后，由于避開了 70(Tii0(rc這個(gè)容易生成粘結(jié)性積灰的溫度段，因此，生成積灰的量大大減少。從而，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于積灰所導(dǎo)致的種種缺陷，提高了對(duì)流煙道傳熱的效率，進(jìn)而提高高堿性煤種熱能的利用率；并且，積灰的減少也降低了金屬氯化物對(duì)對(duì)流煙道的金屬壁面有很強(qiáng)的腐蝕作用。
權(quán)利要求
1.一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于包括流化床爐膛、分離裝置和回轉(zhuǎn)式熱回收裝置，流化床爐膛側(cè)壁的上端設(shè)置有與分離裝置連通的通道，流化床爐膛側(cè)壁的下端設(shè)置有與分離裝置連通的通道，分離裝置的頂部連通有鍋爐高溫?zé)煹?，高溫?zé)煹肋B通回轉(zhuǎn)式熱回收裝置；所述回轉(zhuǎn)式熱回收裝置包括殼體和位于殼體內(nèi)部的輻射換熱室、中間沉降室、對(duì)流換熱室，輻射換熱室位于中間沉降室上端，對(duì)流換熱室位于中間沉降室下端；輻射換熱室頂部設(shè)置有入口煙道，入口煙道與鍋爐高溫?zé)煹肋B通，中間沉降室底部設(shè)置有連接于殼體外部的排渣管，對(duì)流換熱室的底部為排煙管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于所述分離裝置與回轉(zhuǎn)式熱回收裝置通過法蘭連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于所述入口煙道為一窄長(zhǎng)通道，該入口煙道的內(nèi)壁為耐火襯里。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于所述輻射換熱室內(nèi)設(shè)置膜式水冷壁和輻射屏，膜式水冷壁由多個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍成圓筒狀形成，相鄰的兩個(gè)立管之間焊接連接；所述輻射屏位于圓筒狀的中間空腔內(nèi)，由若干個(gè)立管排形成，立管排以回轉(zhuǎn)式熱回收裝置的中心軸為圓心向外發(fā)散分布于輻射換熱室內(nèi)，每個(gè)立管排由若干立管形成，立管排的相鄰的兩個(gè)立管緊貼設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于所述中間沉降室的外端與殼體通過連接板連接并固定，中間沉降室與排渣管連接并延伸至殼體外。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于所述對(duì)流換熱室包括從上往下依次布置的高溫省煤器、低溫省煤器和空氣預(yù)熱器，高溫省煤器、低溫省煤器和空氣預(yù)熱器分別由螺旋盤管組成，每組螺旋盤管分別包括四層螺旋 環(huán)管，每?jī)蓪勇菪h(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于所述高溫省煤器的進(jìn)出口、低溫省煤器的進(jìn)出口和空氣預(yù)熱器的進(jìn)出口均延伸至殼體外。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，其特征在于工作原理為經(jīng)過預(yù)處理的高堿性煤粉與添加劑進(jìn)入流化床爐膛，經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱空氣從流化風(fēng)口進(jìn)入流化床爐膛，高堿性煤粉、添加劑與熱空氣燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過爐膛上部的爐膛出口進(jìn)入分離裝置，通過分離裝置除去飛灰中絕大多數(shù)的飛灰顆粒，在通過分離裝置底部返料管道回到流化床爐膛繼續(xù)循環(huán)燃燒；從旋風(fēng)分離器底部分離出來的煙氣通過高溫?zé)煹肋M(jìn)入回轉(zhuǎn)式熱回收裝置，高溫?zé)煔庠谳椛鋼Q熱室內(nèi)與膜式水冷壁與輻射屏換熱后，煙氣溫度大幅下降，降至700°C以下，煙氣的體積大幅度減小，煙氣流速也大幅減小，灰渣進(jìn)入中間沉降室，將部分較大顆?；覊m沉降下來，通過排渣管排出；然后煙氣氣流由中間沉降室外圍通道繼續(xù)向下進(jìn)入對(duì)流換熱室，進(jìn)一步降溫冷卻，所述煙氣在下行過程中與高溫省煤器、低溫省煤器、空氣預(yù)熱器換熱后，通過鍋爐排煙煙道排出，送除塵器除塵達(dá)標(biāo)后排空，滿足環(huán)保要求。
全文摘要
本發(fā)明是一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐，包括流化床爐膛、分離裝置和回轉(zhuǎn)式熱回收裝置，流化床爐膛與分離裝置連通，分離裝置的頂部連通鍋爐高溫?zé)煹溃邷責(zé)煹肋B通回轉(zhuǎn)式熱回收裝置；回轉(zhuǎn)式熱回收裝置包括殼體和位于殼體內(nèi)部的輻射換熱室、中間沉降室、對(duì)流換熱室，輻射換熱室位于中間沉降室上端，對(duì)流換熱室位于中間沉降室下端；本發(fā)明采用傳統(tǒng)CFB鍋爐爐膛與回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐配合，避免700℃~1100℃區(qū)間出現(xiàn)對(duì)流換熱面，大大減輕了高堿金屬煤種燃燒發(fā)生的沾污問題；本發(fā)明采用回轉(zhuǎn)式輻射鍋爐受熱面形式，所需過熱蒸汽可在輻射鍋爐出口得到。
文檔編號(hào)F23C10/18GK102966944SQ201210529738
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者曹立勇, 劉正寧, 張春飛, 張媛, 郭盼, 張?chǎng)? 李陽, 樊偉, 杜奇, 胡春云, 胡紅偉 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司